| 研究課題/領域番号 |
01460110
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
松本 洋一郎 東京大学, 工学部, 助教授 (60111473)
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| 研究分担者 |
田中 和博 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (80171742)
市川 保正 東京大学, 工学部, 助手 (40134473)
川田 達雄 東京大学, 工学部, 助手 (00010851)
大橋 秀雄 東京大学, 工学部, 教授 (90010678)
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| キーワード | 液膜流れ / 回転円盤 / 数値解析 / 熱・物質移動 / 回転塗布法 / 二相流 / 相変化 / 移動境界 |
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| 研究概要 |
本研究の対象となる現象は、回転円板上の流体が遠心力で広がり、やがて溶媒の蒸発により乾いた薄膜を形成するものである。このプロセスを支配するのは、溶媒の蒸発、これによる液膜内の上昇や濃度分布の変化、濃度変化に対応した、粘性等物性値の変化などが挙げられる。また、円盤の温度が雰囲気より高い場合などは、液膜内および雰囲気の温度の分布や変化が影響を及ぼす。これらの因子をすべて考慮に入れるために、気・液の各相について流体の運動方程式、エネルギ保存の式及び濃度拡散の因子を定式化し、また、気液界面における溶媒の蒸発等熱・物質移動を境界条件として正確に記述した。これらの式を用い、速度、濃度等の変数に半径方向の依存性を仮定すれば、この問題は一次元問題として記述できることを示した。この一次元モデルを用いて開発した数値計算法は、個々の物性値を与えるのみで経験値を何ら必要とせず、また、回転塗布の結果得られる乾いた薄膜の厚さについて、後に述べる実験値と非常によい一致を示している。この計算モデルによる解析を行った結果、回転円盤上の液膜形成のプロセスについて、その初期においては遠心力に駆動された半径方向の液の流動が現象を支配し、やがて、液膜の厚さの減少と溶質濃度の上昇に伴う粘性の上昇により液の流動は減衰し、代わって溶細が明らかとなった。また、この現象に及ぼす温度条件、気相の条件等の影響が明らかとなった。
回転円盤、コントロ-ル・ユニット、制御用コンピュタ-等からなる実験装置を構成し、まず半導体用シリコンウエハを取り付けて塗布を行い、結果得られた乾いた薄膜の厚さ測定を行った。現在、レ-ザを用いた過渡現象の測定系の開発を行っている。
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